Цифровая схемотехника
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
?ложности. В качестве такого показателя используется степень интеграции k, равная десятичному логарифму от общего количества N компонентов, размещённых на одном кристалле полупроводника, то есть
k = lq N.(1)
В соответствии с формулой (1) все микросхемы делятся на микросхемы 1-й, 2-й, третьей и так далее степеней интеграции. Степень интеграции лишь косвенно характеризует сложность микросхем, поскольку принимается во внимание только конструктивная интеграция. Фактически же сложность микросхемы зависит и от количества взаимных связей между компонентами.
В инженерной практике используется качественная характеристика сложности микросхем в понятиях малая, средняя, большая и сверхбольшая ИС.
В табл.1.1 приведены сведения о взаимном соответствии качественных и количественных мер сложности ИС по их видам.
Таблица 1.1
Наименование ИСВид ИСТехнология изготовленияКоличество компонентов на кристаллеСтепень интеграции k
Малая (МИС)ЦифроваяБиполярная1…100
1-я и 2-яУниполярнаяАналоговаяБиполярная1…30
Средняя (СИС)ЦифроваяБиполярная101…500
3-яУниполярная101…1000АналоговаяБиполярная
31…100Униполярная
Большая (БИС)ЦифроваяБиполярная501…2000
4-яУниполярная1001…10000АналоговаяБиполярная
101…300Униполярная
Сверхбольшая (СБИС)ЦифроваяБиполярнаяБолее 2000
5-яУниполярнаяБолее 10000
Аналоговая Биполярная
Более 300Униполярная
Из анализа табл.1.1 следует, что в сравнении с цифровыми ИС аналоговые микросхемы при одинаковых степенях интеграции имеют в своём составе (на кристалле полупроводника) более чем в три раза, меньшее число компонентов. Это объясняется тем, что активные компоненты (транзисторы) аналоговой микросхемы работают в линейном режиме и рассеивают большее количество энергии. Необходимость отвода тепла, выделяющегося при рассеянии энергии, ограничивает количество компонентов, размещаемых на одном кристалле. У цифровых микросхем активные компоненты работают в ключевом режиме (транзисторы либо заперты, либо открыты и находятся в режиме насыщения). В этом случае рассеиваемая мощность незначительна, и количество выделяемого тепла также незначительно и следовательно число компонентов на кристалле может быть размещено больше. (Размеры кристаллов стандартизованы и ограничены.) При униполярной технологии объём кристалла, занимаемый под полевой транзистор приблизительно в три раза меньше объёма, занимаемого биполярным транзистором (n-p-n или p-n-p типа). Этим объясняется тот факт, что активных компонентов на кристалле стандартных размеров в униполярной микросхеме можно разместить больше.
По конструктивному исполнению в зависимости от функциональной сложности микроэлектронные устройства подразделяются:
на простые микросхемы (ИМС);
на микросборки;
на микроблоки.
ИМС микроэлектронное изделие, изготавливаемое в едином технологическом цикле, пригодное для самостоятельного применения или в составе более сложных изделий (в том числе, микросборок и микроблоков). Микросхемы могут быть бескорпусными и иметь индивидуальный корпус, защищающий кристалл от внешних воздействий.
Микросборка микроэлектронное изделие, выполняющее достаточно сложную функцию (функции) и состоящее из электрорадиокомпонентов и микросхем, изготавливаемое с целью миниатюризации радиоэлектронной аппаратуры. По существу гибридные микросхемы являются микросборками. Самой простой микросборкой может быть, например, набор микрорезисторов, выполненных на кристалле полупроводника и оформленных в едином корпусе (как микросхема).
Микроблок также является микроэлектронным изделием, состоит из электрорадиокомпонентов и интегральных схем и выполняет сложную функцию (функции).
Как правило, микросборки и микроблоки изготавливаются в различных технологических циклах, и, может быть, на разных заводах-изготовителях.
В качестве классификационных технических характеристик обычно используются потребляемая мощность (одной микросхемой) и быстродействие.
По потребляемой мощности все ИМС можно разделить на: а) микромощные (менее 10 мВт); б) маломощные (не более 100 мВт); в) средней мощности (до 500 мВт) и г) мощные (более или = 0,5 Вт).
По быстродействию (максимальным задержкам времени распространения сигналов через ИС) микросхемы делятся условно на: а) сверхбыстродействующие с граничной частотой fгр переключений свыше 100 МГц; б) быстродействующие (fгр от 50 МГц до 100 МГц); в) нормального быстродействия (fгр от 10 МГц до 50 МГц). При этом задержки распространения составляют порядка от единиц наносекунд (10-9с.) до 0,1 микросекунды (1s =10-6с.).
Цифровые микроэлектронные устройства, в том числе микросхемы и другие устройства дискретного действия, удобно классифицировать по характеру зависимости выходных сигналов от входных. Как это принято в теории конечных автоматов. В соответствии с этим признаком все устройства принято разделять на комбинационные и последовательностные.
В комбинационных устройствах значения выходных сигналов в какой-либо момент времени однозначно определяются значениями входных сигналов в этот же момент времени. Поэтому можно считать, что работа таких устройств не зависит от времени. Их ещё называют устройствами без памяти, однотактными устр?/p>